Transcript 第一章绪论

第一节 细胞生物学的概念
和研究对象
一、概念
细胞生物学（cell biology)---是从细胞整体水平、亚显微结构水平和
分子水平三个层面来研究细胞的结构及
其生命活动规律的科学。
二、研究对象：细胞
• 1997年SCI（Science Citation Index）收
录的全世界自然科学研究论文发表最集中的
三个领域分别是：
–细胞信号转导（signal transduction）；
–细胞凋亡（cell apoptosis）；
–基因组与后基因组学研究（genome and
post-genomic analysis）。
第二节细胞生物学的发展简史
一.细胞的发现（ 16世纪末-19世纪30年代）
细胞的发现是显微镜的发明和应用的结果。
1. 第一台显微镜是荷兰眼镜商詹森(Hans
Janssen)在1604年发明的.
由2个透镜组成，光学性能不理想，未显示
出实用性。
随着技术的改进，出现了复式显微镜
• 2.1665年，英国的物理学家胡克（R. Hook）
第一次发现细胞(木栓)
• 3.1674年，荷兰生物学家列文虎克(Anton
van Leeuwenhoek)他一生中制作了200多台
显微镜和400多个镜头,第一次观察到完整
的活细胞，在池塘水中发现了原生物。
Robert Hooke
现
代
显
微
镜
二.细胞学说(cell theory)的创立
（ 19世纪30-20世纪初期）
• 1838年， 德国植物学家施来登(Mathias
Schleiden)提出: 植物是由细胞构成的，植物的
胚是由单个细胞产生的 ;
• 1839年， 德国动物学家施旺(Theodor Schwann)
提出∶①地球上的生物都是由细胞构成的; ②所
有的生活细胞在结构上都是类似的 ;
• 1885年，德国医生和病理学家魏尔肖(Rudolf
Virchow)补充了细胞学说的第三条原理: 所有的
细胞都是来自于已有细胞的分裂，即细胞来自于
细胞
细胞学说的提出，将生物学的
研究从宏观水平和大体水平引入到
微观水平
•
油镜的使用，标本制备中的切
片、固定、染色等技术的发展，细
胞的内部结构迅速被发现
•
细胞学理论对细胞学发展的推动作用
1.原生质理论的提出:
•
1840年普金耶(Pukinje)在动物、1846
年冯·莫耳(von.Mohl)在植物中分别看到了
“肉样质”的物质，并将其命名为“原生
质” 。
•
1861年舒尔策(Max Schultze)认为动
植物细胞中的原生质具有同样的意义，提
出了原生质理论
2.细胞受精和分裂的研究
• 1875年赫特维希(O.Hertwig)发现受精卵
中两亲本核的合并;1877年施特拉斯布格
(Strasburger)发现动物的受精现象;
• 1883年范·贝内登(van Beneden)在动物中、
1886年施特拉斯布格(Stras-burger)在植
物中发现了减数分裂现象;
• 1880-1882年Flemming在蝾螈幼虫的组织细
胞中发现了有丝分裂
3.一些重要细胞器的发现
• 1883年范·贝内登(Van Beneden)和博费里
(Boveri)在动、植物细胞中发现了中心体;
• 1888年沃尔德耶(Waldeyer)提出染色体概
念;
• 1898年高尔基(Golgi)发现了高尔基复合体;
同年，线粒体也被正式命名
三、细胞生物学的兴起
（从20世纪30年代-50年代）
• 1932年，德国人M.Knoll和E.A.F.Ruska发明电镜，
1940年，美、德制造出分辨力为0.2nm的商品电镜。
• 1981年，瑞士人G.Binnig和H.RoherI在IBM苏黎世实验中
心（Zurich Research Center）发明了扫描隧道显微镜而
与电镜发明者Ruska同获1986年度的诺贝尔物理学奖。
Cs atoms (red) on the
GaAs surface (blue).
• 显微镜放大倍数最大为1000倍，最小分辨
率距离为0.2um
• 电子显微镜放大倍数可达几十万倍，分辨
率可达1nm
• 细胞显微结构从亚微水平的重新认识。
• 膜相结构 单位膜的概念
• 溶酶体 过氧化物酶体 细胞骨架等
• 1965年E.D.P.Derobetis 将原著“普通生
物学”更名为“细胞生物学”
四、细胞分子生物学
（从20世纪50年代至今）
• J. Watson和H.
Crick的DNA双螺
旋模型的提出到
70年代分子克隆
技术的成熟到当
前
当今细胞生物学研究的主要内容 :
细胞整体,
亚显微结构,
分子
• 1981年，美国首次发现艾滋病，1983年，法国
巴斯德研究所的Luc Montagbier 发现AIDS病毒。
艾 滋 病 的 全 称 为 Acquired ImmunoDeficiency
Syndrome ，由人类免疫缺陷病毒HIV引起。20
年来全球共有约5800万人受到艾滋病病毒感染，
2200万人死于艾滋病。我国于1985年发现。
• 。
HIV有以下特点：
• ①嗜T淋巴细胞；②整合宿主细胞终身难以消除；
③多变性，基因变异是艾滋病病毒致病能力增强
之原因；④广泛存在于感染者的血液、精液、阴
道分泌物以及唾液、尿液、脑脊液及有神经症状
者的脑组织中；⑤较乙肝病毒对外界的抵抗力低，
56℃30分钟就可以使其灭活；⑥感染者潜伏期长、
病死率高；⑦基因组比已知的任何逆转录酶病毒
基因都复杂
第三节 细胞生物学与医学
• 细胞与人体的生长发育
• 细胞与人类疾病
主动剔除某些特定细胞
影响或调整某些细胞的生物学行为
• 细胞与医学研究
细胞也是人体疾病的基本单位
第二章.细胞生物学研究方法
• 显微成像技术
• 细胞化学技术(cytochemistry)
• 细胞培养和细胞融合
• 分离技术
• 分子生物学方法
第一节
显微镜技术
光学显微镜 : 观察显微结构
（light microscope)
显微镜
电子显微镜 : 观察亚显微结构
(electron microscope)
显微成像技术
• 光学和电子
显微镜成像
原理
三个基本要素:
①照明系统，
②被观察的
样品，③聚
焦和成像的
透镜系统
一、光学显微镜
(一)普通光学显微镜 ：以日光或灯光为光源
分辨力：人眼在25 cm的明视距离处，能分辨
被检物体细微结构最小的间隔的能力。
常用分辨率来表示：
分辨力(R) = 0.61 λ/NA
（NA为镜口率，λ为波长）
NA = n sinθ
(n为介质的折射率，
θ为视锥半顶角)
二、电子显微镜
1. 原理： 以电子束代替
光线，电磁场代替透镜
2. 特点：
(1)分辨率高，可达
0.1nm
(2)物体的亲电子差异
反映物体的颜色和密度
差异
3. 分类：透射电镜、扫描
电镜、隧道扫描电镜
JEOL扫描电子显微镜
激光共聚焦扫描显微镜
电镜与光镜的比较
显微镜
分辨本
领
LM
200nm
玻璃透镜 不要求真空
可见光
（400-700）
100nm 紫外光
玻璃透镜 不要求真空
（约
200nm)
利用样品对光
的吸收形成明
暗反差和颜色
变化
0.1nm 电子束
电磁透镜 要求真空
（0.01-0.9）
1.33x10-5～
1.33x103Pa
利用样品对电
子的散射和透
射形成明暗反
差
TEM
光源
透镜
真空
成像原理
三、 离心分离技术
差速离心：
在密度均一的介质中由低速到高速逐级离心，用
于分离不同大小的细胞和细胞器。常用于差别较大颗
粒的分离
密度梯度离心：
用一定的介质在离心管内形成一连续或不连续的
密度梯度，将细胞混悬液或匀浆置于介质的顶部，通
过重力或离心力场的作用使其分离。密度梯度离心常
用的介质为氯化铯和蔗糖。
四、细胞融合（细胞杂交）
1. 概念：两个以上细胞融合为一个细胞。
2. 诱导因子：生物：仙台病毒
化学：聚乙二醇
物理：电场
3. 分类：
A、异核体：不同来源的细胞核融合
B、同核体：相同来源的细胞核融合
C、合核体：异源染色体合并在一起
（杂种细胞）
细胞融合
小
结
第一章
• 细胞生物学的概念
• 细胞生物学与医学的关系
• 第二章
• 重点内容是显微镜技术、分辨率、
细胞融合
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